地下水与环境实验教学中心
实验八&&微生物细胞的固定化技术
微生物细胞具有多种酶系统，利用微生物细胞作为多种酶源，用固定化酶的制备方法，将微生物细胞体进行固定，从某些意义上可获得比固定化酶更好的效果。
（一）微生物细胞的一般固定方法
固定化活细胞的制备方法主要有物理吸附法和包埋法两种。
1．物理吸附法
带电的微生物细胞和载体之间的静电相互作用，使细胞体吸附固定在硅藻土、木材、玻璃、陶瓷和塑料等载体上。如酵母细胞是带负电的，在固定时要选择带正电的载体。在PH4时，热带假丝酵母、酿酒酵母等在陶瓷表面上的吸附程度较大，载体表面的40~70%被细胞牢固吸附，不会被高流培养液冲掉。载体的性质也影响细胞与载体之间的相互作用，主要是载体的成分、表面电荷、表面积和PH的影响。所有的玻璃和陶瓷都是由不同比例的氧化硅、氧化镁等组成，如将玻璃等放在溶液中，在它的表面会发生离子交换，形成不再是铝、硅等的氧化物，而为相应的氢氧化物。载体表面的羟基可被微生物细胞表面的氨基或羧基所取代，在细胞与载体之间形成键。物理吸附法固定化活细胞的酶活性不受影响，但吸附过程相当复杂，吸附过程与微生物的性质、载体的特性及细胞与载体之间发生的相互作用有关，只有这些参数配合恰当时才能形成稳定的微生物细胞-载体复合物。
物理吸附法固定微生物细胞现已广泛用于废水处理工程――生物膜法，中国科学院微生物研究所应用自养菌和异养菌的混合菌，吸附于玻璃钢蜂窝填料繁殖成生物膜，用以处理含硫氰酸钠的腈纶废水。北京工业大学应用驯化的混合菌吸附于活性炭的大孔及其表面，用以处理印染废水等。
将微生物细胞用物理的方法包埋在琼脂、海藻酸钠、明胶、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇（PVA）等凝胶载体内，使微生物细胞固定化。一般的包埋成形法比较复杂、机械性能差、易磨损、不适于大批量生产。因而近年来一些学者又研究了一种制备珠型固定化细胞技术。
1）琼脂凝胶包埋法，称取4g琼脂或琼脂糖溶于50ml 0.2M pH7.0磷酸缓冲液中，加热溶解后，冷却到55℃左右，将细胞浓度为60%左右细菌悬浮液于40℃下保温，然后与琼脂溶液混合均匀。用注射器针头将热的混合液滴入冷的甲苯溶液，四氯乙烯溶液或液体石腊内，冷却形成2~3mm直径的小球。或将热琼脂-细菌混合液流加到搅拌下的500ml30℃的醋酸丁酯中，加完后继续搅拌3分钟，到混合物分散成小滴，迅速加入300ml冷的醋酸丁酯，再搅拌2~5分钟，倾去醋酸丁酯，抽滤干，用缓冲液洗至无醋丁酯味，即制成珠型固定化细胞，小珠约在1~3mm。使用前将球形固定化细胞放入消毒好营养液中30℃活化24小时后再用。
2）海藻酸钙凝胶包埋法 称取2g海藻酸钠，加30ml生理盐水于高压灭菌锅中加热溶解、冷却到40℃，取20ml与20ml细胞浓度为50%的细菌悬浮混合均匀，然后用注射器针头滴加到0.1M氯化钙或4%的氯化钡溶液中，边滴边摇，使其形成2mm直径球型小珠，然后用生理盐水洗涤。或将混合液流加到搅拌下的200~500ml醋酸丁酯中，当分散成小滴后，迅速加入5ml 0.1M的二氯化钙溶液,继续搅拌5~10分钟,自然沉降,倾去醋酸丁脂,再加入50ml 0.1M的二氯化钙溶液,浸泡1小时,进一步固化,然后用蒸馏水彻底洗涤,即得直径为1~3mm珠型固定化细胞。干后可保存于低温下，使用前需放入消毒好的营养液中30℃活化24小时后再用。由于磷酸盐会破坏凝胶的结构，因而在使用海藻酸钠固定细胞时尽量防止磷酸盐的加入。
3）明胶包埋法 称取6g明胶，加入50ml 0.1M pH7.0的磷酸缓冲液，加热溶解后冷却至40℃，取20ml与20ml细胞浓度为60%的细菌悬液在40℃混合均匀，冷却凝固后切成1~2mm3方块，然后再加2.5%戊二醛，使包埋块悬浮在戊二醛溶液中，室温下轻轻搅拌4小时进行交联，滤去戊醛后，逐次用0.1M氯化钠和去离子水洗涤后即成。或者将明胶-菌体混合液流加到200ml 20℃搅拌下的醋酸丁酯溶液中，当分散成小珠后，迅速加入5ml 5%的戊二醛溶液，继续搅拌5~10分钟，倾去醋酸丁酯，水洗即得到珠型固定化细胞，再放入50ml的pH5.0的戊二醛溶液中浸泡30分钟，然后彻底洗涤，即获得直径1~3mm的球形小珠。使用前将其放入营养液中30℃活化24小时后再用。用戊二醛交联的明胶包埋法，可获得机械强度及工作稳定性较好的固定化细胞。
4）聚丙烯酰胺凝胶包埋法，引此法是较常用的一种包埋法。聚丙烯酰胺凝胶是由丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺在催化剂作用下聚合形成三维网状结构的凝胶。常用的催化剂和加速剂是过硫酸铵和四甲乙二胺或三乙醇胺。
称取17.6g丙烯酰胺和1.2g N―N′―甲叉双丙烯酰胺溶于0.05M pH7.0的Tris-HCl缓冲液中，取20ml与5g的湿菌泥混合均匀，加入50μl的40%过硫酸铵，混合均匀后流加到搅拌的豆油或液体石蜡中，搅拌分散成小滴，迅速加入250μl的四甲基乙二胺，小滴即很快聚合形成小珠，倾去流体，用水或缓冲液充分洗涤即可获得珠型固定化细胞。或将菌泥混合液加入1%过硫酸铵0.25ml和10%三乙醇胺4 ml，将上述混合液搅拌均匀，不要出现气泡，置于40℃恒温浴中30分钟左右，即形成聚内烯酰胺凝胶固定化细胞，在凝胶未干时切成2~3mm3小块，于50~60℃中干燥后保存。使用前将包埋好的固定化细胞放入消毒后的营养液中活化24小时再用。
（二）活性污染固定化
混合菌种的固定化可分为活性污泥的固定化和经过筛选的混合菌种的固定化两种。
1．活性污染的包埋法固定化
把好氧生物处理中的活性污泥用一定的包埋方法进行固定化，从而得到具有一定形状的，能降解BOD能力的固定化细胞体系。包埋活性污泥时使用的包埋剂与一般细胞包埋剂相同。从包埋后的强度和成本上来看，聚丙烯酰胺和聚乙烯醇较好，但从对活性污染中微生物的毒性方面来看，海澡酸钠和琼脂较好。
包埋时使用的活性污泥，一般取自城市污水处理厂的曝气池中污泥，用自配废水进行一定时期的驯化培养，经离心洗涤后包埋。被包埋活性污泥的浓度因使用的包埋剂种类不同而不同，一般使用80~100g/l的活性污泥浓缩液。在活性污泥的固定化中，由于污泥中的微生物是被包埋在凝胶材料内部，所以氧的传递会受到一定的阻碍，不利于好氧菌的生长。一般包埋法活性污泥有可能在下述几方面获得成功：①低浓度有机物的快速分解，如生活污水的高效处理，②在低温下达到较好的BOD去除率；③高效脱氮、硝化等。
2．经筛选的混合菌细胞的包埋法固定化
把经过富集培养筛选得到的混合菌系用一定的包埋方法加以固定，从而得到对特定污染物有高效降解作用的固定化细胞体系。这种方法可以将选育出的高效降解菌系或专门降解某种难于生物降解有机物的菌系，以很高浓度包埋在凝胶材料中，人为地使这些菌种成为优势菌，并且不会随污泥的排放而消失，使所选育菌种高效地发挥作用。
例1 琼脂凝胶包埋产甲烷菌群 用消化污泥作接种源，接种于富集培养基内，经20天富集，离心收集产甲烷菌群细胞进行包埋。包埋时取0.02g湿细胞，加入含有0.02g琼脂的1ml生理盐水（50℃），混合后快速降温至37℃，得到琼脂包埋的产甲烷菌群固定化细胞。琼脂凝胶的结构保护了产甲烷菌和产氢细菌免受氧气的侵害，因此固定化细胞在好氧条件下也可以连续产甲烷。由于产氢细菌和产甲烷共同包埋在琼脂凝胶中，因此前者产生的氢气能够有效地被产甲烷菌利用。这种固定化细胞在5℃ 0.1M pH7.0的磷酸缓冲液中保存90天，产甲烷速率没有发生变化。
例2 聚乙烯醇包埋降解洗涤剂LAS的菌系 取生活污水厂的污水按1%的接种量接种到富集培养基内，在转速为133r/min、30℃的恒温摇床中培养30小时，将富集菌液在经过4000r/min下离心20分钟，去掉上清液，将湿菌泥与一定浓度的聚乙烯醇混合均匀，细菌容量在混合液中为5.36%；聚乙烯醇浓度在混合液中为12.5%。将混合液滴加到冷却的饱和硼酸液中，静置30小时后取出小球，用清水冲洗，用滤纸将小球表面水分吸干，然后固定化细胞即可进行降解LAS的试验。试验表明，这种固定化细胞对LAS有很强的降解能力，而且聚乙烯醇固定化细胞机械强度很好，可以保存，在间歇式运行中几乎没有污泥产生。
例3 琼脂包埋降解苯酚的细菌 用厌氧消化器中污泥作接种泥，接种于富集培养基中，经过每2天向富集培养液中加入一定量的苯醛进行富集筛选后，获得三个生理型的细菌菌株；苯酚氧化菌，类产甲烷丝状菌和利用氢的产甲烷菌。然后将这三类细菌一起包埋在琼脂中，包埋要在厌氧条件下进行，琼脂浓度为2%。琼脂的细菌混合后，采用自然冷却固化，得到固定化细胞，再进行苯酚降解活性的试验。试验表明，琼脂凝胶结构对固定化细胞有保护作用，对苯酚的耐受力比自然细胞大，苯酚浓度大于500μg/ml时，自然细胞对苯酚降解速度下降，而固定化细胞只有苯酚浓度在1000μg/ml以上时对苯酚降解速率才下降。当苯酚浓度在2000μg/ml时，自然细胞的降解活性完全被抑制，而固定化细胞仍有一定活性。可见固定化对于有毒有机物的降解以及抵抗高浓度有毒有机物对微生物的抑制是有益的。
（三）微生物酶与细胞共固定化
利用交联剂将微生物细胞与一种或几种其它来源的酶结合起来，形成一种结合型的固定化催化剂。这种共固定化技术，可以充分利用细胞和酶的各自特点，并能把不同来源的酶和整个细胞的生物催化性质结合起来，充分发挥细胞内、外两种不同性质酶联合催化性质。而且方法简单，成本低，固定化颗粒小，比活性高，热稳定性好，氧利用效果好，产物转化效率高。
用碳化二亚胺作交联剂，把酶共价结合到海藻酸钠上，然后加入微生物细胞混合均匀后，滴加到氯化钙溶液中，形成直径为2~3mm含有细胞和酶的共固定化颗粒。也可将脱水后的微生物悬浮在要结合的酶溶液中，使酶沉淀在重新水化的细胞壁上，然后脱水，再加入戊二醛和单宁，使酶与细胞交联在一起，形成共固定化。
将微生物细胞体用去离子水离心洗涤2次，然后再用异丙醇在5℃处理，以增强透性，而后在30℃真空干燥，得5g干细胞体，然后用边搅拌边悬浮方法使其悬浮于50ml含有0.4g的卵清蛋白和20ml酶浓缩液（酶活为2600BU）中，接着再添加80ml异丙醇和8ml戊二醛（25%W/W）混合物，并在25℃振荡培养2小时，离心或过滤收集细胞体，再用去离子水5℃下洗涤2次，再悬浮于0.1M柠檬酸-0.2M磷酸缓冲液中，就可获得酶――细胞结合型固定化生物催化剂。
1．微生物细胞的固定化技术有哪些？各自有何特点？
2．海藻酸钙凝胶包埋法的操作步骤与注意事项有哪些？
3．苯酚降解实验的主要上步骤是什么？
附：苯酚降解实验
某些微生物体内含有特殊酶系，能以苯酚作为生长的唯一碳源与能源。从环境中筛选出一株降解苯酚能力较强的热带假丝酵母，28℃振荡培养24小时能将500ppm的苯酚去除50%以上。其主要代谢途径是：
酚的测定采用溴化法。
KBrO3+5KBr+6HCl→3Br2+6KCl+3H2O
C6H5OH+3Br2→C6H2Br3OH+3HBr
C6H2Br3OH+Br2→C6H2Br3OBr+HBr
Br2+2KI→2KBr+I2
C6H2Br3OBr+2KI+2HCl→C6H2Br3OH+2KCl+HBr+I2
2Na2S3O3+I2→2NaI+Na2S4O6
1．菌株：热带假丝酵母（Candida tropicalis）。
麦牙汁斜面：取波美度10的麦牙汁，调pH5―6加2%琼脂制成斜面。
（2）合成培养液：
硫酸铵〔(NH4)2SO4〕
硫酸镁(MgSO4?H2O)
磷酸二氢钾（KH2PO4）
苯酚(C6H5OH)
1000毫升pH自然
配制时，苯酚配成50毫克/毫升母液，待其余成份灭菌后凉至室温再按比例加入，然后分装（50毫升/250亳升三角烧瓶）。
（1）1%淀粉溶液
（2）0.025M硫代硫酸钠标准溶液。称取6.2g硫代硫酸钠（Na2S2O3?5H2O）溶于煮沸放冷的水中，加入0.2g碳酸钠，稀释至1000ml。
（3）0.1000M溴化液；称2.784克干燥的分析纯溴酸钾(kBrO3)及10克分析纯溴化钾（kBr）稀释至1升。
（4）1:1盐酸
（5）50%碘化钾溶液
1．菌种培养，从新鲜麦牙汁斜面取三环菌体接种至50毫升含苯酚培养液中28°~30℃振荡培养24小时，此即母菌液。
2．酚液降解，将母菌液按5%接入50亳升含酚培养液中，另取同样一瓶培养液，不接菌种，作为对照，一起于28°~30℃振荡培养，24~36小时后测定结果。
3．酚量测定，具体步骤如下：
（1）于250亳升碘量瓶中加蒸馏水40毫升，加1:1盐酸5~7毫升，分别用吸管（或移液管）准确吸取接过菌种的培养液5毫升和溴化液10毫升加入，盖上并塞、摇匀后静置15分钟。
（2）加碘化钾溶液2毫升（约1克），摇匀，放置5分钟。
（3）用0.025M硫代硫酸钠标液滴定至淡黄色，加淀粉液作指示剂，继续滴至兰色刚好消失为终点。记录硫代硫酸钠标液的用量。
同样方法，分别取5毫升蒸馏水和5毫升未接菌种的培养液滴定，记录标液消耗量。
4．结果计算：
按下式计算苯酚浓度
苯酚（亳克/升）=
式中：a――空白（蒸馏水）所耗硫代硫酸钠溶液（毫升）；
b――水样所耗硫代硫酸钠溶液（毫升）；
v――水样体积（毫升）；
15.67――（C6H5OH）摩尔质量（g/mol）
0.025――硫代硫酸钠的摩尔浓度。环境微生物学：&&&&专题讨论
固定化微生物细胞在废水处理中的应用研究进展
摘要 固定化微生物细胞技术是一门新兴的生物技术，该技术在废水处理中的应用具有处理效率高、稳定性强、生物密度高、耐毒性、耐高负荷、产污泥量少等优点，对于处理高浓度有机废水，含氨氮、难降解、重金属废水非常有效在废水处理领域有着广阔的应用前景。
关键词 固定化，微生物，废水处理
Application of Immobilized Cell Technology in
Wastewater Treatment
Abstract: Cell immobilization is a new biotechnology.
The application of immobilized cell technology in wastewater treatment features
the advantages of high treatment efficiency, high stability, high biomass
concentration, toxicity resistance high load-resistance, less generation of
sludge, etc. The technique is efficiently applied to treating strength organic
wastewater nutrient and heavy metal removal of wastewater as well as hardly
biodegraded wastewater. It has a widely applied prospect in Wastewater
treatment.
Keywords: immobilization,
microbiology, wastewater treatment
固定化微生物细胞技术是20世纪60年代发展起来的一门新兴生物技术，在化工、发酵生产、能源、医药等行业，实际应用效果显著。它是利用物理或化学的手段将游离微生物细胞定位于限定的空间区域，并使其保持活性反复利用的方法。70年代后，污染日益严重，迫切要求研究各种高效的生物处理系统，固定化微生物应用于废水处理成为国内外众多学者研究的热点。固定化微生物细胞技术与传统的悬浮生物处理法相比，具有许多优点:效率高、反应易控制、微生物的高效高密度、固液分离效果好、对环境的耐受力强(如pH
,温度、有机溶剂、有毒物质)。本文主要介绍近年来固定化细胞在废水处理中的应用研究现状和发展前景。
1固定化细胞的制备方式和载体
固定化细胞的制备方式是多种多样的，大致可以分成如下三种方法。
吸附法，又叫载体结合法，是依据带电的微生物细胞和载体之间的静电、表而张力和粘附力的作用，使微生物细胞固定在载体表而和内部形成生物膜。吸附法可分为物理吸附法和离子吸附法两种。该法操作简单，固定化过程对细胞活性影响小。
包埋法.是将微生物包埋在凝胶的微小格子或微胶囊等有限空间内，微生物被包裹在该空间内不能离开，而底物和产物能自由地进出这个空间，常用的有凝胶包埋法、纤维包埋法和微胶囊法。包埋法对细胞活性影响小，它是固定化细胞常用的方法。
交联法，是通过利用含有两个或两个以上官能基团的试剂与微生物细胞表而的反应基团如梭基、氨基等发生反应，使细胞之间交联成网格结构，从而制成固定化网格，其结合力是共价键。该固定化方法微生物反应活性损失较大，目前采用的交联剂大都比较昂贵，因此应用受到一定的限制。
固定化细胞技术所采用载体的物理化学性质直接影响所固定细胞的生物活性和体系传质性能。理想的载体材料应具有对微生物无毒性、传质性能好、性质稳定、寿命长、价格低廉等特性。它可分为有机高分子载体、无机载体和复合载体三大类[1]。
2固定化微生物细胞在废水处理中的应用
2.1氨氮废水的处理?
最旱是Nilsson用海藻酸钙固定假单胞反硝化菌,采用填充柱对硝酸盐浓度为20mg/L的地下水进行两个月的连续脱氮试验。脱氮效果良好，容积负荷为3.6kg/(m3?d)，反硝化速度为66mg/(h?kg凝胶)。中村裕纪[2]用聚丙烯酞胺包埋法固定硝化菌和脱氮菌、采用好氧硝化与厌氧反硝化两段工艺进行合成废水的脱氮试验，结果表明:与悬浮生物法相比，低温下硝化速度增大了6～7倍，约为(以N计)0.5kg/(m3?d);脱氮速率提高了3倍，约为1.5kg/(m3?d)，停留时间由原米的7h(硝化4h+反硝化3h)缩短为4h(硝化2h+反硝化2h)，即处理装置容积可减少约50%左右。Wijffels等[3]用卡拉胶包埋反硝化菌，在容积2L的外循环流化床中进行脱氮试验，HRT为1h，进水NOx-N浓度为8～16mo1/m3，固定化细胞填充率为11.1%时，脱氮率达90%以上。还有人选用聚乙烯醇作载体，并添加适量粉末活性炭，包埋固定硝化污泥处理(NH4)2SO4和葡萄糖为主的合成废水。结果表明，在24℃～28℃，颗粒填充率7.5%，HRT为8h的条件下，进水NH4-N负荷由0.6kg/(m3?d)提高至3.49kg/(m3?d),
NH4-N去除率可达95.5%，COD去除率保持在80%以上。
2.2高浓度有机废水的处理
高浓度有机废水指由造纸、皮革和食品等行业排放的COD 2000mg/L以上的废水。刘双江等[4]以海藻酸钠包埋固定光合细菌,处理不同浓度豆制品废水。当废水COD浓度为
mg/L,时，可稳定产气260h以上，平均产气率为146.8～351.4m1/(L?d)，气体中氢气含量60%以上，COD去除率62.3%～78.2% ;当废水COD浓度在mg/L时，可以维持产气93h，平均产气率为120.7～140.0m1/(L?d)，气体中氢气含量75%以上，COD去除率41%～60.3%。罗志腾等[5]用琼脂包埋厌氧活性污泥，在厌氧膨胀床中处理高浓度有机废水，进水COD为7300mg/L，回流比为24h，COD去除率达83.6%。
2.3固定化活性污泥除BOD物质?
对于固定化活性污泥的研究情况[6-7]，角野报道说固定化细胞的污泥产率系数(以BOD计)为0.15kg/kg，与一般活性污泥法相比，泥量减少为1
/4～1/5，但污泥产量随容积负荷的增加而增加。在综合考虑污泥的处置时，容积负荷不宜设计得过高，在不产生剩余污泥情况下运行时，容积负荷(以BOD计)也可达0.46～1.02
kg/(m3?d)，与一般延时曝气活性污泥法(以BOD计)（0.1～0.4 kg/(m3?d))相比高2～3倍。桥本等用PVA－硼酸法包埋活性污泥，对人工合成废水进行连续试验，在进水p（TOC)为94～99
mg/L, TOC负荷在0.5～2.35 kg/(m3?d)时，出水TOC的质量浓度降到5～7mg/L，去除率达93％，与活性污泥法相比，有机物负荷可提高2～6倍，同时总氮去除率也可达30%～45%，用PVA－冷冻法包埋活性污泥时，在最高TOC负荷达2.96kg/(m3?d)，处理效果良好。本田用各种载体包埋活性污泥，采用固定床和流化床处理人工合成葡萄糖废水，在固定床实验中，用丙烯酸系合成树脂作载体，在TOC容积负荷为1.5kg/(m3?d)，停留时间为4h时，TOC去除率最高达98%，平均为95%用聚丙烯酸凝胶作载体，固定床二级串联运行，进水TOC的质量浓度为500mg/L时，停留4h，TOC去除率达80%，TOC容积负荷为3kg/(m3?d)进水TOC的质量浓度为2200
mg/L时，停留12h，TOC去除率达92%，TOC容积负荷达4.4kg/(m3?d);当用流化床处理废水，进水TOC的质量浓度小于300mg/L时，TOC去除率可达95%以上。
2.4难降解物质的处理
Joshi N T等人[8]用海藻酸钙包埋降酚微生物处理含酚废水，当含酚1000mg/L悬浮污泥48h将酚完全降解，固定化细胞只需32h，含酚为1500mg/L时，悬浮污泥酚去除率为75%，固定化细胞为98%。桥本[9]用PVA-硼酸法固定分离出的耐高浓度酚特殊菌种，在完全混合曝气条件下连续处理含酚废水，进水酚的质量浓度从100mg/L逐渐升高到1000mg/L，结果表明:固定化细胞的酚分解速度为悬浮细胞的2.5倍，酚的质量浓度较低时，出水水质良好，只有酚的质量浓度大于3500
mg/L时，出水酚的质量浓度才开始升高，但仍可保持一定的去除效率。Manohar S等人[10]将假单胞菌属NGKL菌系固定于氨基甲酸乙脂泡沫中，用来降萘试验。在萘含量50mmo1/L废水中，未固定游离细胞4d后达到最大去除量30mmol/L,以后不再降解，固定化细胞6d后,将萘全部降解完。研究还发现，含萘20mmol/L的废水中，固定化细胞能够在90d内反复利用95次，仍保持萘降解性能。黄霞等人[11]筛选了能降解焦化废水中的3种难降解有机物(哇琳、异哇琳、吡啶)的优势菌种，并采用无纺布-PVA复合载体进行固定包埋结果表明经优势菌种处理8h，3种难降解有机物均可降解90%以上。王翠红等[12]用海藻酸钠包埋对酚具有高效降解作用的小球藻细胞和紫色非硫光合细菌棍合菌株，在好氧条件下处理含酚废水，可以明显提高除酚效率，缩短废水停留时间，其共生体系对温度、pH值适应范围广，对焦化厂工业废水处理24h，去除率为95%。
2.5重金属废水的处理
严国安等[13]采用海藻酸钙凝胶包埋普通小球藻，对人工废水进行静态模拟净化试验，比较了固定化和悬浮态小球藻对重金属Hg2+的去除率。结果表明，固定化小球藻的去除率明显高于悬浮藻。在Hg2+浓度为0.2,0.8,1.4ug/L的污水中，静态停留5d,固定藻对Hg2+的去除率分别94.7%,94.5%和97.5%,而悬浮藻分别为79.7%、88.1%和76.9%。吴乾菁等[14]利用聚丙烯酞胺固定化酵母菌细胞去除电镀废水中的Cd2+，在pH
= 9，Cd2+的质量浓度为1～400 mg/L时，反应1h，Cd2+的去除率98.9%，采用未固定化细胞则去除率为37.6%。分别用0.1 mol/L的HCL和0.1mol/L的EDTA解吸，Cd2+的回收率为88.5%和87.6%
。Michel L J等[15]人利用聚丙烯酞胺包埋固定Citrobacter sp,用于富集废水中的锅，在最优条件下，使用中一级固定化细胞反应柱，去除率达100%。杨芬[16]同样采用海藻酸钙包埋普通小球藻进行Cu(Ⅱ)吸附研究，结果表明固定化细胞在Cu2+浓度较低时，吸附率可达95%，再生后的固定化细胞吸附率在80%以上。
3固定化微生物细胞技术在废水处理中的应用前景
综上所述，固定化微生物技术用于废水处理，有以下优点从:(1)处理能力明显高于普通活性污泥，且抗水力和有机负荷能力强，污泥生成量少。(2)生长繁殖速度缓慢的微生物通过固定化，能有效缩短启动时间，使处理稳定进行。(3)微生物细胞固定后，利于反应中固、液、气三相分开，且产物分离容易，能有效克服某些反应过程中存在的产物抑制问题。(4)固定高活性高浓度的微生物，在处理有毒及难降解物质方而十分有效。
目前，固定化微生物细胞进行污水处理的研究大多仍处于实验室水平，工业化处理实际污水的报道很少见。为了发挥该方法的巨大潜力，实现其工业化目的，还应完善如下研究。(1)固定化载体的寿命和成木是固定化细胞技术经济可行的关键，所以应开发研制低费用、高强度和高传质性的载体。另外，探索不同载体的结合使用也是今后研究的方向。(2)研制高效反应器也是实现其工业化的重要途径。(3)经固定化微生物处理过的废水，出水透明度一般较差，妨碍其在去除率要求较高场合的运用。所以增加前后处理装置，完善整个处理工艺的组合，是今后需要考虑的问题。(4)废水是一个十分复杂的体系，往往是混合菌进行处理，采用混合菌还是中－菌分级处理有待于探索。(5)固定化重组菌，可以提高菌的稳定性和处理效率，将成为今后的一个发展方向。固定化微生物细胞技术进行废水处理研究，是一项符合可持续发展战略的课题。目前固内外的大多数研究仍处于实验室水平，有待于实现其工业化生产。相信随着今后研究的不断深入以及不断克服所存在的一些问题，固定化微生物细胞技术将成为一项高效而实用的生物处理技术，在废水处理实际应用中充分发挥出其巨大潜力。
4 参考文献
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固定化微环境对南方红豆杉细胞生长和紫杉醇合成的影响
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